BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Sesavanh...

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Sesavanh MENVILAY

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH VÀ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN

HÓA HỌC TRONG THÂN RỄ CỦA BA LOẠI NGHỆ:

NGHỆ VÀNG (CURCUMA LONGA LINN.), NGHỆ ĐEN

(CURCUMA AERUGINOSA ROXB.) VÀ NGHỆ TRẮNG

(CURCUMA MANGGA VALETON & ZIJP.)

THU HÁI TẠI TỈNH CHAMPASACK, LÀO

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Mã số: 62440114

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Đà Nẵng-Năm 2019

1

Mở đầu

1. Đặt vấn đề

Từ lâu curcumin, một thành phần hóa học chính của củ nghệ

được biết đến như là một hoạt chất có nguồn gốc từ thực vật đóng vai

trò quan trọng trong nền công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và dược

phẩm. Nghệ là một trong những các loại cây rất phổ biến đã được sử

dụng cách đây gần 4000 năm, bắt nguồn từ văn hóa AyerVeda tại Ấn

Độ nó được thêm vào hầu hết các món ăn dù đó là thịt hay rau. Ngày

nay nghệ là nguồn chất quý, có giá trị kinh tế cao. Chính vì vậy, việc

nghiên cứu chiết tách xác định thành phần hóa học và xác định cấu

trúc của hợp chất được tách ra từ củ nghệ có ý nghĩa vô cùng quan

trọng và cần thiết. Nhiều công trình nghiên cứu ở các nước trên thế

giới đã chứng minh rằng curcumin có hoạt tính sinh học cao như bảo

vệ gan, giảm đau, kháng ung thư, kháng loét, kháng nấm, kháng

khuẩn, chống oxy hóa. Do hoạt tính sinh học quý giá của chất

curcumin nên việc nghiên cứu chiết tách, xác định thành phần hóa

học, xác định cấu trúc và sử dụng curcumin đang được nhiều nước

tiếp tục nghiên cứu sâu hơn. Do tầm quan trọng và ứng dụng của

chất curcumin về nhiều mặt, việc nghiên cứu, phân lập và xác định

cấu trúc của curcumin trong củ nghệ Lào có ý nghĩa quan trọng khoa

học, cũng như thực tiễn ứng dụng các loại nghệ Lào, cho nên tôi đã

chọn đề tài “Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa

học trong thân rễ của ba loại nghệ : nghệ vàng (Curcuma longa

Linn.), nghệ đen (Curcuma aeruginosa Roxb.) và nghệ trắng

(Curcuma mangga Valeton & Zijp.) thu hái tại tỉnh Champasack,

Lào” để thực hiện nội dung luận án tiến sĩ.

2. Mục đích nghiên cứu

- Xây dựng quy trình chiết tách, xác định thành phần hóa học

2

của nghệ Lào bằng các phương pháp khác nhau;

- Xác định hàm lượng curcumin trong một số loại nghệ Lào;

- Phân lập, xác định cấu trúc curcumin bằng phương pháp phổ

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu : Thân rễ nghệ vàng (Curcuma longa

Linn.), thân rễ nghệ đen (Curcuma aeruginosa Roxb.) và thân rễ

nghệ trắng (Curcuma mangga Valeton & Zijp.) thu hái tại tỉnh

Champasack, Lào.

* Phạm vi nghiên cứu: Xác định một số chỉ tiêu hóa lý của nguyên

liệu như độ ẩm, hàm lượng tro, thành phần và hàm lượng kim loại

nặng; chiết tách tinh dầu thân rễ nghệ vàng, nghệ đen và nghệ trắng

Lào bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn theo hơi nước;

Xác định các hằng số vật lý và chỉ số hóa học của tinh dầu nghệ vàng

Lào, nghệ đen Lào và nghệ trắng Lào; chiết tách các cấu tử hữu cơ

trong bột nghệ vàng Lào, bột nghệ đen Lào và bột nghệ trắng Lào

với dung môi n-hexane, dichloromethane, ethyl acetate và methanol;

chiết tách các curcumin trong bột nghệ vàng với dung dịch KOH;

Phân lập và xác định cấu trúc curcumin của nghệ vàng.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu

* Phương pháp lý thuyết : Thu thập, tổng hợp các tài liệu, tư liệu về

nguồn nguyên liệu, phương pháp nghiên cứu các hợp chất thiên

nhiên, thành phần hóa học và ứng dụng của củ nghệ; Tìm hiểu

phương pháp lấy mẫu, chiết tách và xác định thành phần hoá học

các chất từ thực vật; Tìm hiểu về các phương pháp chiết tách đạt hiệu

quả cao nhất đối với các loại nghệ, xác định cấu trúc của curcumin.

* Phương pháp thực nghiệm :

Phương pháp thu mẫu nguyên liệu, xử lý và bảo quản mẫu . Áp

dụng các phương pháp trọng lượng, phân hủy mẫu phân tích để khảo

sát độ ẩm, hàm lượng tro, hàm lượng kim loại nặng; Tách tinh dầu

bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn theo hơi nước; Xác định các

3

hằng số vật lý ,các chỉ số hóa học của tinh dầu nghệ Lào; Nghiên

cứu, khảo sát quá trình chiết tách và chiết tách mẫu trong thân rễ

nghệ vàng Lào, thân rễ nghệ đen Lào và thân rễ nghệ trắng Lào khô

bằng phương pháp soxhlet với dung môi n-hexane, dichloromethane,

ethyl acetate và methanol. Nghiên cứu chiết tách curcumin bằng

dung dịch KOH; Định danh và định lượng curcumin từ nghệ vàng

bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis) và phương pháp

phổ sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC); Phân lập curcumin bằng

phương pháp phương pháp sắc ký bản mỏng và phương pháp sắc ký

cột. Phương pháp phổ nghiệm dể xác định cấu trúc bằng phương

pháp : Phổ hồng ngoại (IR), phổ khối MS, phương pháp phổ cộng

hưởng từ hạt nhân một chiều (1H. NMR,

13C- NRM, DEPT) và hai

chiều (HSQC, HMBC, 1H-

1H COSY).

5. Những đóng góp mới của luận án

Theo tra cứu tài liệu tham khảo:

a. Lần đầu tiên, kết quả một công trình nghiên cứu tương đối toàn

diện về 3 loại nghệ Lào (nghệ vàng, nghệ đen, nghệ trắng) được công

bố.

b. Lần đầu tiên, những thông tin khoa học hữu ích về thành phần

hoá học có trong thân rễ nghệ Lào được xác đinh: Đã định danh 199

hợp chất hoá học có trong 3 loại nghệ trong đó ở nghệ vàng là 97

hợp chất, ở nghệ đen là 111 hợp chất và ở nghệ trắng là 117 hợp

chất.

c. Đã so sánh được thành phần hóa học tinh dầu các loại nghệ Lào

với thành phần hóa học tinh dầu các loại nghệ ở các nước Đông Nam

Á đã công bố. Nhìn chung hàm lượng phần trăm các cấu tử mà định

danh được trong tinh dầu các loại nghệ Lào cũng không khác nhau

nhiều so với thành phần hóa học tinh dầu các loại nghệ khác ở Đông

Nam Á nhưng chỉ khác nhau về số lượng các cấu tử.

4

d. Đã xây dựng được một quy trình chiết tách với các thông số điều

kiện thích hợp để thu nhận chất màu tinh khiết bằng phương pháp

kiềm hoá bằng dung dịch KOH đạt hiệu suất 7,26% so với bột nghệ

vàng khô .

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Cung cấp các thông tin khoa học về quy trình và thành phần cấu tạo

một số hợp chất có trong thân rễ nghệ vàng, nghệ đen và nghệ trắng

Lào. Định hướng ứng dụng một cách khoa học các loại nghệ Lào vào

công nghiệp và cuộc sống. Xây dựng quy trình chiết tách curcumin

trong thân rễ nghệ Lào quy mô công nghiệp, tạo nên các sản phẩm

curcumin có lợi cho sức khỏe trong y học cổ truyền và y học hiện

đại, vừa góp phần làm tăng tính thẩm mỹ và nhu cầu làm đẹp đang

ngày một bùng nổ trong thời đại hiện nay. Sản phẩm curcumin giúp

cho doanh nghiệp trong nước Lào chủ động được nguồn nguyên liệu

cũng như hạn chế nhập khẩu từ nước ngoài. Nâng cao thu nhập và

giải quyết việc làm cho nhiều lao động, chuyển dịch cơ cấu cây

trồng, phát triển kinh tế ở những vùng nông thôn của Lào.

7. Cấu trúc của luận án

Luận án gồm 129 trang, gồm có các phần:

Mở đầu : 4 trang

Chương 1: Tổng quan 32 trang.

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 13 trang.

Chương 3: Kết quả và thảo luận 68 trang.

Kết luận và kiến nghị 12 trang

5

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1. Giới thiệu về thực vật chi Curcuma họ gừng

1.1. Tìm hiểu về chi Curcuma họ gừng

Họ gừng ( zingiberaceae ) bao gồm 47 chi và khoảng 1300 loại. Ở

Việt Nam và các nước Đông Dương chi Curcuma gồm 19 loại, ở

Bangladesh có từ 16-20 loại, ở Ấn độ Trung Quốc và Đông dương có

từ 20-25 loại, ở Malaysia có từ 16-20 loại, ở Nepal có từ 10-15 loại,

ở Philippin có từ 12-15 loại, ở Thái Lan có từ 30-40 loại. Do đó nhìn

chung chưa có sự thống nhất giữa các tài liệu về số lượng các loại

trong chi Curcuma.

1.2. Đặc điểm thực vật, sự phân bố và thành phần hóa học của một

số loại nghệ và sơ lược về tình hình nghiên cứu chi Curcuma

Nghệ (Curcuma) thuộc họ gừng (Zingiberaceae) không những là

một loại thực vật thân thảo lâu năm, nó có thể đạt đến chiều cao hơn

1 mét. Cây tạo nhánh cao, hình trụ, thân rễ khỏe, nhiều thịt và có rất

nhiều nhánh, thân rễ có mùi thơm, phát triển thành củ hình khối. Lá

cây nghệ dải, hình mũi mác hay hình trái xoan, mọc cùng với hoa

hoặc mọc sau hoa, lá có bẹ ở gốc phân biệt với nhau bằng phiên lá ở

giữa. Bông của cây thường có hình trụ với một vài bông, có màu sắc

đặc trưng đôi khi chỉ thưa thớt có vài bông hình trứng và không có

lông . Thân rễ nghệ có vị đắng, cay, mùi thơm hắc.

Cây nghệ có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Tamil Nadu, phía đông

nam Ấn Độ. Ngày nay, nghệ là một cây trồng quen thuộc ở khắp các

nước vùng nhiệt đới : Ấn độ, Việt Nam, Lào, Trung Quốc, Indonesia,

Cumpuchia, Thái Lan…

1.2.1.Curcuma aromatica Salisb.

1.2.2. Curcuma longa Linn.

1.2.3. Curcumina zedoaria Roscoe.

6

1.2.4. Curcuma xanthorhiza Roxb.

1.2.5. Curcuma aeruginosa Roxb.

1.2.6. Curcuma elata Roxb.

1.2.7. Curcuma pierreana Gagnep.

1.2.8. Curcuma cochinchinnenis Gagnep.

1.2.9. Curcuma sp. aff. rubescens.

1.3. Một số loại nghệ có ở Lào

Ở Lào khí hậu nhiệt đới gió mùa, ánh sáng nhiều, lượng mưa lớn,

độ ẩm cao nên thực vật phát triển rất mạnh. Các loại chi nghệ

(Curcuma) ở Lào có 4 loại nghệ gồm các loại :

1.3.1.Curcuma longa Linn. (Nghệ vàng)

1.3.2. Curcuma aeruginosa Roxb. ( Nghệ đen)

1.3.3. Curcuma mangga Valeton & Zijp. (Nghệ trắng)

1.3.4. Curcuma aromatica. (Nghệ trắng)

Các loại nghệ trên chưa được nghiên cứu tại Lào.

1.4. Tình hình nghiên cứu về các loại ghệ vàng (Curcuma longa

Linn., nghệ đen (Curcuma mangga Valeton & Zijp.) và Nghệ trắng

(Curcuma mangga Valeton & Zijp.) trong và ngoài nước

1.4.1. Nghệ vàng (Curcuma longa Linn.)

1.4.2. Nghệ đen (Curcuma aeruginosa Roxb.)

1.4.3. Nghệ trắng (Curcuma mangga Valeton & Zijp.)

1.5. Công dụng của một số loại nghệ chi Curcuma

Nghệ có rất nhiều ứng dụng như làm phẩm màu, làm gia vị, chữa

các bênh như đau dạ dày, viêm khớp, vết thương, chữa đau bụng,

chữa ho, kinh nguyệt bế không đều, điều trị khối u, giải độc gan...

1.6. Lịch sử nghiên cứu về cấu trúc của Curcumin

7

- Năm 1953 Srinivasan K.R đã chứng minh bằng sắc ký trên cột silic

rằng curcumin là một hỗn hợp, trong đó curcumin I chiếm 60%,

curcumin II chiếm 24% và curcumin III chiếm 14%.

1.6.1. Cấu tạo của curcumin

● Trong tự nhiên curcumin tồn tại dưới 4 dạng sau:

- Curcumin I: công thức phân tử : C21H20O6

Công thức cấu tạo :

Tên IUPAC: 1,7-bis (4-hydroxy-3-methoxyphenyl) -1,6- heptadiene-

3,5-dione. Phân tử khối: 368 g/mol, nhiệt độ nóng chảy : 183ºC.

- Curcumin II: Công thức phân tử : C20H18O5


Tên IUPAC: 1-(4-hydroxyphenyl)-7-(4-hydroxy-3-methoxy

phenyl)hepta-1,6-điene-3,5-dione. Phân tử khối : 338 g/mol, nhiệt độ

nóng chảy : 168ºC.

- Curcumin III: Công thức phân tử : C19H16O4


8

Tên IUPAC: 1,7-bis-(4-hydroxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-

dione. Phân tử khối: 308 g/mol, nhiệt độ nóng chảy : 224ºC.

- Curcumin IV: Curcumin IV tồn tại hai dạng cân bằng nhau

là dạng keton và dạng enol

Dạng Enol

Dạng Keton

Ngoài ra một hợp chất mới phát hiện là cyclocurcumin chiếm

khoảng 1%.

Cyclocurcumin

1.6.2. Tính chất vật lý của curcumin

1.6.3. Tính chất hóa học của curcumin

1.6.4. Các hoạt tính sinh học

1.7. Ứng dụng curcumin

1.7.1.Trong ngành y

1.7.2. Trong công nghiệp

1.7.3. Một số bài thuốc dân gian sử dụng trong cuộc sống

1.7.4. Nano curcumin

1.8. Nhận xét chung

9

CHƢƠNG 2

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Nguyên liệu

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phƣơng pháp phân tích khối lƣợng

a. Xác định độ ẩm nguyên liệu; b. Xác định hàm lượng tro

2.2.2. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS

2.2.3. Phƣơng pháp định danh thành phần hóa học bằng sắc ký

khí ghép khối phổ (SKK-KP)

2.2.4. Các phƣơng pháp nghiên cứu tinh dầu

a.Chiết tách tinh dầu; b.Thực nghiệm thu tinh dầu; c. Xác định

các chỉ số hóa lí của tinh dầu; d. Định danh thành phần hóa học trong

tinh dầu.

2.2.5. Các phƣơng pháp nghiên cứu dịch chiết hữu cơ

a.Chiết tách thu dịch chiết hữu cơ;

b. Định danh xác định thành phần hóa học trong dịch chiết

2.2.6.Chiết tách curcumin bằng dung dịch KOH

2.2.7.Phân lập và xác định công thức cấu tạo curcumin

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả khảo sát một số chỉ tiêu hóa lý

3.1.1. Xác định độ ẩm, hàm lƣợng tro của nguyên liệu

- Kết quả thu được độ ẩm trung bình nghệ vàng tươi là 91,810%;

nghệ đen tươi là 90,521% và nghệ trắng tươi là 74,543%. Kết quả

cho thấy độ ẩm này rất cao nên sau khi thu hoạch cần phải sấy khô

để không làm hỏng nguyên liệu.

- Kết quả thu được độ ẩm trung bình nghệ vàng khô là 11,596%;

nghệ đen là khô 5,976% và nghệ trắng khô là 5,636%. Kết quả cho

10

thấy độ ẩm này nằm trong khoảng cho phép về độ ẩm an toàn của

dược liệu vỏ thân cây (10-12%) theo Dược điển V của Bộ Y tế.

- Hàm lượng tro bột nghệ khô của các loại nghệ Lào thu được nghệ

vàng là 8.883%; nghệ đen là 7,671% và nghệ trắng là 4,663% thấp vì

thế cho thấy rằng hàm lượng các chất vô cơ và kim loại nặng trong

mẫu nguyên liệu là ít, củ nghệ có giá trị sử dụng cao.

3.1.2. Xác định hàm lƣợng kim loại nặng

Kết quả xác định hàm lượng kim loại nặng (mg/kg) thu được trong

bột nghệ khô của các loại nghệ Lào là As (nghệ vàng 0,152; nghệ

đen 0,215; nghệ trắng 0,106), Hg (nghệ vàng 0,168; nghệ đen 0,167;

nghệ trắng 0,093), Pb (nghệ vàng 0,521; nghệ đen 0,545; nghệ trắng

0,160) và Cu (nghệ vàng 7,201; nghệ đen 16,325 và nghệ trắng

14,656. Hàm lượng các kim loại này đều thấp hơn quy chuẩn cho

phép của Việt Nam.

3.2. Kết quả nghiên cứu tinh dầu nghệ Lào

3.2.1. Chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc

Kết quả thu được hàm lượng tinh dầu trung bình của nghệ vàng là

0,237%; nghệ đen là 0,355% và nghệ trắng là 0,235%. Hàm lượng

tinh dầu loại nghệ tươi Champasack, Lào tương đối thấp hơn so với

khoảng hàm lượng phần trăm tinh dầu trong thân rễ nghệ tươi

(0,16% ÷1,94%) đã được công bố trên thế giới.

3.2.2. Đánh giá cảm quan tinh dầu thân rễ nghệ Lào

Tinh dầu nghê vàng có màu vàng nhạt, mùi thơm đặc trưng và vị

cay; Tinh dầu nghệ đen có màu vàng đen nhạt, mùi thơm đặc trưng

và vị cay, đẳng; Tinh dầu nghệ trắng có màu vàng nhạt, mùi thơm

đặc trưng và có vị cay, nồng.

11

Hình 3.1. Tinh dầu nghệ Lào

3.2.3. Kết quả xác định thông số hóa lý tinh dầu nghệ vàng, nghệ

đen và nghệ trắng Lào

-Tỷ trọng tinh dầu nghệ vàng 0,965; nghệ đen 0,963 và nghệ trắng

0,966. Giá trị tỷ trọng này tương đương với các loại tinh dầu nghệ

phổ biến trên thế giới và dự báo thành phần hóa học trong tinh dầu

chủ yếu là các hydrocacbon và ancohol

- Chỉ số khúc xạ thu được qua các lần đo của tinh dầu thân rễ nghệ

nghệ vàng là 1,511; nghệ đen là 1,512 và nghệ trắng là 1,472. Chỉ số

khúc xạ tinh dầu lớn, chứng tỏ tinh dầu có chứa nhiều hợp chất thơm

hoặc vòng có nhiều nhóm chức chứa oxy.

- Chỉ số axit tinh dầu thân rễ nghệ vàng là 2,60; nghệ đen 2,42 và

nghệ trắng là 2,39. Đây là một chỉ số axit thấp, tinh dầu có chất

lượng tốt, ít bị oxy hóa trong quá trình bảo quản và sử dụng.

- Chỉ số este trung bình tinh dầu thân rễ nghệ vàng là 21,75; nghệ

đen là 26,61 và nghệ trắng là 18,52. Giá trị trung bình này chỉ ra rằng

trong tinh dầu các loại nghệ Lào có ít các cấu tử este tạo mùi thơm

đặc trưng.

- Chỉ số xà phòng hóa tinh dầu nghệ vàng là 32,87; nghệ đen là

28,99 và nghệ trắng là 20,92. Giá trị trung bình này chứng to rằng

tinh dầu có độ bền cao, khó bị oxy hóa, dễ bảo quản và giá trị sử

dụng cao.

3.3. Xác dịnh thành phần hóa học của tinh dầu các loại nghệ Lào

3.3.1. Thành phần hoá học tinh dầu nghệ vàng

12

Kết quả định danh thành phần hoá học tinh dầu nghệ vàng Lào

bằng GC-MS , có 30 cấu tử đã được định danh, trong đó các cấu tử

chính zingiberene (22,98%); ar-turmerone (17,45%); eucalyptol

(15,99%). Các cấu từ còn lại chiếm 11,26% - 0,04%.

3.3.2. Thành phần hoá học tinh dầu nghệ đen

Kết quả định danh thành phần hoá học tinh dầu nghệ đen Lào

bằng GC-MS , có 25 cấu tử đã được định danh. Thành phần có hàm

lượng phần trăm cao là curenzene (37,69%); tiếp theo đó là δ-

elemene (13,45%). Các cấu từ còn lại chiếm 8,85% - 0,02%.

3.3.3. Thành phần hoá học tinh dầu nghệ trắng

Kết quả định danh thành phần hoá học tinh dầu nghệ trắng Lào

bằng GC-MS , có 30 cấu tử đã được định danh. Cấu tử có phần trăm

cao là zingiberene (10,72%); tiếp theo là β-myrcene (10,70%);

eucalyptol (9,71%). Các cấu tử còn lại có phần trăm chiếm 3,34%-

0,03%. Kết quả tổng hợp thành phần hoá học định danh được trong

tinh dầu của các loại nghệ Lào có 42 cấu tử , trong đó có 30 cấu tử

trong tinh dầu nghệ vàng; có 25 cấu tử trong tinh dầu nghệ đen và có

30 cấu tử trong tinh dầu nghệ trắng. Có 16 cấu tử có trong cả 3 loại

tinh dầu nghệ. Trong số thành phần đã được định danh đáng chú ý là

các hợp chất có hoạt tính sinh học mạnh như ar-turmerone,

caryophyllene, eucalyptol, curzerene .

3.3.4. So sánh thành phần hóa học trong tinh dầu các loại nghệ

Lào với tinh dầu cùng loại nghệ ở các nƣớc

- Trong tinh dầu thân rễ nghệ vàng Champasack, Lào có 30 cấu tử

đã định danh được, cao hơn so với 10 cấu tử trong tinh dầu thân rễ

nghệ vàng Kon Tum. Hai loại tinh dầu đều có 9 cấu tử chung, cấu tử

có hàm lượng cao nhất trong tinh dầu nghệ vàng Lào là zingiberene

13

(22,98%), lớn hơn gấp 10 lần so với hàm lượng zingiberene (7,16%).

trong tinh dầu nghệ vàng Kon Tum.

- Trong tinh dầu thân rễ nghệ đen Champasack, Lào có 25 cấu tử

đã định danh được, cao hơn so với 14 cấu tử trong tinh dầu thân rễ

nghệ đen Hướng Hóa - Quảng trị, 9 cấu tử trong tinh dầu thân rễ

nghệ đen Sóc Sơn – Hà Nội, 6 cấu tử trong tinh dầu thân rễ nghệ đen

Malaysia, 6 cấu tử trong tinh dầu thân rễ nghệ đen Indonesia và 3

cấu tử trong tinh dầu thân rễ nghệ đen Thái Lan. cấu tử có hàm lượng

cao nhất trong tinh dầu thân rễ nghệ đen Lào là curzerene (37,69%),

nghệ đen Hướng Hóa - Quảng trị là germacrone (6,69%), nghệ đen

Sóc Sơn-Hà Nội là curdione (15,30%), nghệ đen Malaysia là

dehydro-curdione (24,60%), nghệ đen Indonesia là curcumanolid A

và B (11,40%) và nghệ đen Thái Lan là curcumenol (41,63%).

- Trong tinh dầu thân rễ nghệ trắng Champasack, Lào có 30 cấu tử

đã định danh được, thấp hơn so với 44 cấu tử trong tinh dầu thân rễ

nghệ trắng Malaysia. Hai loại tinh dầu đều có 6 cấu tử chung, cấu tử

có hàm lượng cao nhất trong tinh dầu nghệ trắng Malaysia là mycene

(78,6%) còn tinh dầu nghệ trắng Champasack, Lào là zingiberene

(10,72%). - Sự khác nhau về hàm lượng phần trăm, số lượng và hàm

lượng định danh cấu tử trong tinh dầu thân rễ các loại nghệ

Champasack, Lào với các nước khác đã chứng minh rằng chất lượng

của tinh dầu thực vật hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên mà

ở đó loại cây sinh tồn và phát triển.

3.4. Thành phần hóa học dịch chiết n-hexane nghệ Lào

3.4.1. Thành phần hoá học dịch chiết n-hexane của nghệ vàng

a. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả thu nhận khối lượng

dịch chiết : Kết quả thu được thời gian chiết thích hợp là 10 tiếng

14

với tỉ lệ % khối lượng chiết ra là 4,100%.

b. Thành phần hoá học nghệ vàng dịch chiết n-hexane

Kết quả định danh thành phần hoá học dịch chiết n-hexane của

nghệ vàng Lào bằng GC-MS, có 14 cấu tử hóa học đã được định

danh. Các cấu từ có hàm lượng phần trăm cao nhất là ar-turmerone

(22,65%). Các cấu tử còn lại có hàm lượng phần trăm từ 6,66% -

0,10%.

3.4.2. Thành phần hoá học dịch chiết n-hexane của nghệ đen


dịch chiết : Kết quả thu được thời gian chiết thích hợp là 10 giờ, tỉ lệ

% khối lượng sản phẩm chiết ra là 10,333%.

b. Thành phần hóa học nghệ đen trong dịch chiết n-hexane


nghệ đen Lào bằng GC-MS, có 24 cấu tử đã được định danh. Cấu tử

có hàm lượng cao nhất là curzerene (44,02%); sau đó là δ-elemene

(15,47%). Các cấu tử còn lại có phần trăm nằm từ 3,85%-0,01%

3.4.3. Thành phần hoá học dịch chiết n-hexane của nghệ trắng


dịch chiết

Kết quả thu được thời gian chiết thích hợp là 8 giờ với tỉ lệ %

khối lượng chiết ra là 6,709 %.

b. Thành phần hóa học nghệ trắng trong dịch chiết n-hexane


nghệ trắng Lào bằng GC-MS, có 27 cấu tử đã được định danh. Cấu

tử có phần trăm cao nhất là curzerene (19,79%); các cấu tử còn lại có

phần trăm từ 4,99% - 0,02%. - Kết quả tổng hợp thành phần hoá học

định danh được trong dịch chiết n-hexane của các loại nghệ Lào có

41 cấu tử đã được định danh, trong đó có 14 cấu tử trong dịch chiết

15

nghệ vàng; có 24 cấu tử trong dịch chiết nghệ đen và có 27 cấu tử

trong dịch chiết nghệ trắng. Có 4 cấu tử có trong cả 3 loại dịch chiết

nghệ. Trong số thành phần đã được định danh đáng chú ý là các hợp

chất có hoạt tính sinh học mạnh như ar-turmerone, caryophyllene,

eucalyptol, isoborneol, camphene.

3.5. Thành phần hóa học dịch chiết dichloromethane của nghệ

Lào

3.5.1. Thành phần hoá học dịch chiết dichloromethane của nghệ

vàng



với tỉ lệ % khối lượng chiết ra là 3,395%.

b. Thành phần hoá học nghệ vàng dịch chiết dichloromethane

Kết quả định danh thành phần hoá học dịch chiết dichloromethane

nghệ vàng Lào bằng GC-MS, có 22 cấu tử đã được định danh. Cấu tử

có phần trăm cao nhất là ar-turmerone (15,92%), các cấu tử còn lại

có hàm lượng phần trăm từ 5,10% - 0,10%.


đen



với tỉ lệ % khối lượng chiết ra là 5,717 %.

b. Thành phần hóa học nghệ đen trong dịch chiết dichloromethane

Kết quả định danh thành phần hoá học dịch chiết dichloromethane

của nghệ đen Lào bằng GC-MS có 22 cấu tử, cấu tử có hàm lượng

cao nhất là curzerene (42,26%), sau đó là δ-elemene (15,37%). Các

cấu tử còn lại có phần trăm nằm từ 3,57% - 0,01%


16

trắng


dịch chiết : Kết quả thu được thời gian chiết thích hợp là 8 tiếng với

tỉ lệ % khối lượng chiết ra là 6,709 %.

b.Thành phần hóa học nghệ trắng trong dịch chiết

dichloromethane

- Kết quả định danh thành phần hoá học dịch chiết

dichloromethane nghệ trắng Lào bằng GC-MS có 23 cấu tử đã được

định danh. Cấu tử có phần trăm cao nhất là curzerene (24,48%); các

cấu tử còn lại có phần trăm từ 7,74% - 0,05%. - Kết quả tổng hợp

thành phần hoá học định danh được trong dịch chiết dichloromethane

của các loại nghệ Lào đã được định danh 44 cấu tử, trong đó có 22

cấu tử trong dịch chiết nghệ vàng; có 22 cấu tử trong dịch chiết nghệ

đen và có 23 cấu tử trong dịch chiết nghệ trắng. Có 3 cấu tử có trong

cả 3 loại dịch chiết nghệ. Trong số thành phần đã được định danh

đáng chú ý là các hợp chất có hoạt tính sinh học mạnh như ar-

turmerone, caryophyllene, eucalyptol, isoborneol, camphene,

borneol, limonene, curzerene.

3.6. Thành phần hóa học dịch chiết ethyl acetate của nghệ Lào.

3.6.1.Thành phần hoá học dịch chiết ethyl acetate của nghệ vàng



với tỉ lệ % khối lượng chiết ra là 5,717 %.

b. Thành phần hoá học nghệ vàng dịch chiết ethyl acetate

Kết quả định danh thành phần hoá học dịch chiết ethyl acetate

bằng GC-MS có 16 cấu tử hóa học đã được dịnh danh. Các cấu tử có

hàm lượng cao nhất là ar-turmerone (17,19%), các cấu tử còn lại có

hàm lượng phần trăm từ 7,30% - 0,10%.

17

3.6.2. Thành phần hoá học dịch chiết ethyl acetate của nghệ đen



tỉ lệ % khối lượng chiết ra là 4,545%.

b. Thành phần hóa học nghệ đen trong dịch chiết ethyl acetate

Kết quả định danh thành phần hoá học dịch chiết ethyl acetate của

nghệ đen Lào bằng GC-MS, có 20 cấu tử đã được định danh. Cấu tử

có hàm lượng cao nhất là curzerene (36,72%); tiếp theo đó là δ-

elemene (13,18%). Các cấu tử còn lại phân bố từ 2,34%-0,02%

3.6.3. Thành phần hoá học dịch chiết ethyl acetate của nghệ

trắng




b. Thành phần hóa học nghệ trắng trong dịch chiết ethyl acetate

- Kết quả định danh thành phần hoá học dịch chiết ethyl acetate của

nghệ trắng Lào bằng GC-MS, có 15 cấu tử đã được định danh. Cấu

tử có hàm lượng cao nhất là β-elemenone (7,16%). Các cấu tử còn lại

phân bố từ 3,51% - 0,15%. - Kết quả tổng hợp thành phần hoá học

định danh được trong dịch chiết ethyl acetate của các loại nghệ Lào,

có 37 cấu tử đã được định danh, trong đó có 16 cấu tử trong dịch

chiết nghệ vàng; có 20 cấu tử trong dịch chiết nghệ đen và có 15 cấu

tử trong dịch chiết nghệ trắng. Có 3 cấu tử có trong cả 3 loại dịch

chiết nghệ. Trong số thành phần đã được định danh đáng chú ý là các

hợp chất có hoạt tính sinh học mạnh như ar-turmerone,

caryophyllene, eucalyptol, isoborneol, camphene, curzerene.

3.7. Thành phấn hóa học dịch chiết methanol của nghệ Lào

3.7.1. Thành phần hoá học dịch chiết methanol của nghệ vàng

18




b. Thành phần hoá học nghệ vàng dịch chiết methanol

Kết quả định danh thành phần hoá học dịch chiết methanol nghệ

vàng Lào bằng GC-MS, có 15 cấu tử hóa học của dịch chiết

methanol từ rễ củ nghệ vàng Lào đã được định danh. Cấu tử có hàm

lượng cao là n- hexadecanoic axit (15%); các cấu tử còn lại có hàm

lượng từ 14%-0,21%.

3.7.2. Thành phần hoá học dịch chiết methanol của nghệ đen




b. Thành phần hóa học nghệ đen trong dịch chiết methanol

Kết quả định danh thành phần hoá học dịch chiết methanol của

nghệ đen Lào bằng GC-MS , có 19 cấu tử đã được định danh. Cấu

tử có hàm lượng cao nhất là curenzene (41,17%); tiếp theo đó là δ-

elemene (14,03%). Các cấu tử còn lại có phần trăm từ 2,29% - 0,03%

3.7.3. Thành phần hoá học dịch chiết methanol của nghệ trắng


dịch chiế t: Kết quả thu được thời gian chiết thích hợp là 8 tiếng với


b. Thành phần hóa học nghệ trắng trong dịch chiết methanol

Kết quả định danh thành phần hoá học dịch chiết methanol của

nghệ trắng Lào bằng GC-MS , có 21 cấu tử đã được định danh. Cấu

tử có phần trăm cao nhất là curzerene (19,63%); tiếp theo là δ-

elemene (6,04%); các cấu tử còn lại có phần trăm từ 3,14% - 0,04%

19

- Kết quả tổng hợp thành phần hoá học định danh được trong dịch

chiết methanol của các loại nghệ Lào có 35 cấu tử đã được dịnh

danh, trong đó có 15 cấu tử trong dịch chiết nghệ vàng; có 19 cấu tử

trong dịch chiết nghệ đen và có 21 cấu tử trong dịch chiết nghệ trắng.

Có 3 cấu tử có trong cả 3 loại dịch chiết nghệ. Trong số thành phần

đã được định danh đáng chú ý là các hợp chất có hoạt tính sinh học

mạnh như ar-turmerone, caryophyllene, eucalyptol, isoborneol,

camphene, ar-curcumene.

3.8. Kết quả chiết tách và xác định cấu trúc curcumin bằng

phương pháp kiềm hóa

3.8.1. Ảnh hƣởng của một số yếu tố đến hiệu quả chiết tách

curcumin

a. Ảnh hưởng của thời gian

Kết quả thu được thời gian chiết thích hợp là 4 giờ.

b. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch KOH

Kết quả thu được nồng độ thích hợp là 0,025N.

c. Ảnh hưởng tỷ lệ rắn /lỏng đến quá trình chiết

Kết quả thu được tỷ lệ R/L được lựa chọn để chiết chất màu từ

nghệ vàng Lào là 1/100 (1g bột nghệ vàng với 100mL dung dịch

KOH 0,025N).

d. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình chiết

Kết quả thu được nhiệt độ được lựa chọn để chiết curcumin từ

nghệ vàng Lào là 1100C. Vậy điều kiện thích hợp để chiết tách

curcumin từ bột nghệ vàng Lào bằng dung dịch KOH là: Thời gian :

4 giờ; Nồng độ : 0,025N; Tỷ lệ rắn/lỏng : 1 /100; Nhiệt độ : 110 ºC.

3.9. Kết quả định lượng, Phân lập và xác định cấu trúc của

curcumin từ chất màu nghệ vàng

3.9.1. Kết tinh thu chất màu

20

Dịch KOH chất màu được trung hoà bằng acid HCl về pH = 7, sau

khi lọc và kết tinh lại trong cồn tuyệt đối thu được chất màu dạng tinh

thể, Hình 3.2 có hàm lượng 7,26% so với bột nghệ vàng khô.

Hình 3.2. Tinh thể chất màu từ nghệ vàng

3.9.2. Định lƣợng curcumin

Hình 3.3. Phổ UV-VIS curcumin từ nghệ vàng (A) và chất

curcumin chuẩn (B)

Kết quả xác định hàm lượng curcumin bằng HPLC được trình

bày trên Hình 3.4

Hình 3.4. Sắc ký đồ HPLC định lƣợng curcumin từ nghệ vàng

(A

) (B)

21

Kết quả được cho thấy hàm lượng curcumin trong mẫu là 90,899%.

3.9.3. Phân lập và xác định công thức cấu tạo của curcumin

Tiến hành sắc ký cột bằng silicagel 60 F524 hãng Merck . Hệ dung

môi thích hợp dùng để phân lập chất là hệ n- hexane: ethyl acetate

với tỷ lệ thay đổi từ (65:35) đến (15:85). Phân đoạn thu gom từ các

bình hứng 35 – 82 cho một vết sắc ký tr n đều với màu vàng đậm, ký

hiệu là M1 với R f = 0,625.

- Phổ khối MS của chất M1 cho pic ion giả phân tử [M-H]-có số khối

m/z = 337. ứng với khối lượng phân tử của chất M1 là 338.

- Phồ hồng ngoại IR của chất M1 cho các tín hiệu đặc trưng tại ̅

(cm-1

): 3308; 1574; 1510; 1436; 1271; 1139; 967; 824.

- Phổ 1H-NMR của chất M1 cho thấy tín hiệu của 18 proton, phổ

13C-NMR cho thấy tín hiệu của 20 nguyên tử C kết hợp với phổ MS

cho phép dự đoán công thức phân tử của chất M1 là C20H18O5. Các

tín hiệu đối xứng trên phổ 1H-NMR và

13C-NMR với các số lượng

proton và C trong phân tử M1 hoàn toàn tương ứng với số lượng

proton và C có mặt trong phân tử demethoxycurcumin (C20H18O5), Ở

vùng trường cao có 1 tín hiệu proton, trong đó có một pic đơn (s) ở

độ dịch chuyển 3.88 ppm là tín hiệu của nhóm (-OCH3), ở vùng

trường thấp 5.90-6.85ppm có 7 tín hiệu proton. Trên phổ NMR hai

chiều xuất hiện các tương tác proton-proton: H-4, H-3; H4 , H3 ; H-

10, H-9; H-10 , H-9 ; H-6 , H-7 , phù hợp với các tương tác trong

phân tử của chất demethoxycurcumin.

Cấu trúc của chất M1 được khẳng định nhờ việc so sánh với chất

demethoxycurcumin (Hình 3.6).

22

Hình 3.6. C ng thức cấu tạo của demethoxycurcumin (DMC)

(C20H18O5)

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

I. KẾT LUẬN

1. Bằng phương pháp phân tích khối lượng đã khảo sát được một số

chỉ tiêu hóa lý của các loại nghệ tươi và bột nghệ khô Champasack,

Lào như độ ẩm, hàm lượng tro, bằng phương pháp quang phổ hấp

thụ nguyên tử (AAS) đã khảo sát được hàm lượng của 4 kim loại

nặng độc hại ( As, Hg, Pb và Cu) nhưng hàm lượng các kim loại đó

đều thấp hơn quy chuẩn cho phép của Việt Nam.

2. Bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn theo hơi nước đã thu được

tinh dầu thân rễ nghệ Lào với các hàm lượng phần trăm theo trọng

lượng tươi : Nghệ vàng 0,237, nghệ đen 0,355, nghệ trắng 0,235 và

đã xác định được các hằng số vật lý và chỉ số hóa học : Tỷ trọng

(nghệ vàng 0,965, nghệ đen 0,963, nghệ trắng 0,966). Chỉ số khúc

xạ (nghệ vàng 1,511, nghệ đen 1,512, nghệ trắng 1,472); Chỉ số axit

(nghệ vàng 2,60, nghệ đen 2,42, nghệ trắng 2,39). Chỉ số este (nghệ

vàng 21,75, nghệ đen 26,61, nghệ trắng 18,52). Chỉ số xà phòng hóa

(nghệ vàng 32,87, nghệ đen 28,99, nghệ trắng 20,92).

3. Bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ liên hợp (CG/MS)

đã định danh được các cấu tử trong tinh dầu các loại nghệ

Champasack, Lào như 30 cấu tử trong tinh dầu nghệ vàng; 25 cấu tử

23

trong tinh dầu nghệ đen và 30 cấu tử trong tinh dầu nghệ trắng,

trong đó có 16 cấu tử có mặt trong 3 loại tinh dầu nghệ. Qua đó đã so

sánh thành phần hóa học tinh đầu các loại nghệ Champasack, Lào

với tinh dầu ở các nước khác đã công bố thì đối với hàm lượng phần

trăm các cấu tử nhìn chung không khác nhau nhiều chỉ số lượng cấu

tử có sự khác nhau.

4. Bằng phương pháp Soxhlet : - Đã xác định được thời gian chiết

thích hợp để thu được lượng cao chiết n-hexane, dichloromethane

cao nhất đối với từng loại thân rễ nghệ Champasack, Lào: nghệ vàng

10 giờ, nghệ đen 10 giờ, nghệ trắng 8 giờ và đã định danh được 14

cấu tử trong dịch chiết n-hexane nghệ vàng, 24 cấu tử trong dịch

chiết n-hexane nghệ đen, 27 cấu tử trong dịch chiết n-hexane nghệ

trắng. trong đó có 4 cấu tử có mặt trong 3 loại dịch chiết nghệ và đã

định danh được 22 cấu tử trong dịch chiết dichloromethane nghệ

vàng, 22 cấu tử trong dịch chiết dichloromethane nghệ đen, 24 cấu tử

trong dịch chiết dichloromethane nghệ trắng, trong đó có 3 cấu tử có

mặt trong 3 loại dịch chiết nghệ.- Đã xác định được thời gian chiết

thích hợp để thu được lượng cao chiết ethyl acetate cao nhất đối với

từng loại thân rễ nghệ Champasack, Lào: nghệ vàng 10 giờ, nghệ đen

8 giờ, nghệ trắng 8 giờ và đã định danh được 16 cấu tử trong dịch

chiết nghệ vàng, 21 cấu tử trong dịch chiết nghệ đen, 15 cấu tử trong

dịch chiết nghệ trắng, trong đó có 3 cấu tử có mặt trong 3 loại dịch

chiết nghệ. - Đã xác định được thời gian chiết thích hợp để thu được

lượng cao chiết methanol cao nhất đối với từng loại thân rễ nghệ

Champasack, Lào: nghệ vàng 8 giờ, nghệ đen 8 giờ, nghệ trắng 8 giờ

và đã định danh được 15 cấu tử trong dịch chiết nghệ vàng, 19 cấu tử

24

trong dịch chiết nghệ đen, 21 cấu tử trong dịch chiết nghệ trắng,

trong đó có 3 cấu tử có mặt trong 3 loại dịch chiết nghệ.

5. Đã xây dựng được quy trình thu nhận chất màu từ thân rễ nghệ

vàng Lào bằng phương pháp kiềm hoá bởi dung dịch KOH với các

thông số công nghệ: Thời gian 4 giờ, nồng độ dung dịch KOH

0,025N, tỷ lệ giữa bột nghệ vàng khô với dung dịch KOH 0,025N là

1/100, nhiệt độ kiềm hoá 1100C. Hiệu suất thu nhận chất màu tinh

khiết đạt 7,26% so với bột nghệ vàng khô.

6. Bằng phương pháp Phổ hồng ngoại (IR), phổ khối (MS), phổ

cộng hưởng từ hạt nhân một chiều (1H. NMR,

13C- NMR, DEPT) và

hai chiều (HSQC, HMBC, 1H-

1H COSY) có thể chứng minh được

cấu trúc demethoxycurcumin (DMC),(C20H18O5).

II. KIẾN NGHỊ

Tiếp tục nghiên cứu sâu hơn và với quy mô lớn hơn để xây dựng

những quy trình công nghệ thu nhận tinh dầu, cao chiết và curcumin

với quy mô ph ng thí nghiệm và công nghiệp.

Nghiên cứu các công nghệ ứng dụng tạo ra các sản phẩm hàng hoá

có giá trị cao (thuốc chữa bệnh, thực phẩm chức năng) phục vụ cho

đời sống dân sinh, xã hội và phát triển kinh tế.

Nghiên cứu lựa chọn các loại giống nghệ có hàm lượng curcumin

cao và quy hoạch địa bàn, diện tích trồng cây nghệ thích hợp nhằm

đáp ứng nhu cầu nguồn nguyên liệu tiêu thụ trong nước và xuất khẩu.

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ

[1].Sesavanh Menvilay, Võ Thị Thanh Bình, Daosadet Sythongbay, Lê

Thị Tuyết Anh, Nguyễn Minh Nguyệt, Đào Hùng Cường (2016), “Xác

định thành phần hóa học của thân rễ nghệ đen Champasak, Lào và Gia

Lai - Việt Nam”, Tạp chí KHCN ĐHĐN, Số 1(98), Tr. 107-111.

[2]. Sesavanh Menvilay, Đào Hùng Cường (2016), “Nghiên cứu xác định

thành phần hóa học có trong củ nghệ vàng Champasack, Lào và so sánh với

nghệ vàng KonTum, Việt Nam”, Tạp chí Khoa học và Giáo dục Trường

Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng, Số 19(02), Tr. 29-33.

[3]. Sesavanh Menvilay, Giang Thị Kim Liên, Đào Hùng Cường (2017),

“Những kết quả bước đầu về thành phần hoá học của củ nghệ vàng

(Curcumin Longa L.) thu hái ở tỉnh Champasack, Lào”, Tạp chí KHCN

ĐHĐN, Số 7(116),Tr.126-129.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Sesavanh...

Documents

Transcript of BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Sesavanh...